專利名稱：用于生產芯片的加工設備、加工方法和工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于生產芯片的加工設備、加工方法和工藝。本發(fā)明還涉及圖形轉移設備和圖形轉移方法，尤其涉及一種圖形轉移設備，其通過使用具有圖形的模子(以下稱為“模板”)將該圖形轉移到待加工部件(以下稱為“加工部件”)上。
近年來，如在Appl.Phys.Lett.、(1 995)的第21期、67卷、第3114-3116頁中由Stephan Y.Chou等人提出的、用于將在模子上的微細結構轉移到加工部件例如樹脂或金屬上的精密加工技術得到了發(fā)展并受到關注。該技術被稱為納米壓印技術(nanoimprint)或納米模壓技術(nanoembossing)，并被期望實現(xiàn)數(shù)量級為幾個納米的分辨率，從而增加了用該技術代替曝光設備例如分步光刻機(stepper)或掃描器作為下一代半導體加工技術的期望。另外，空間結構可整體被以晶片級加工，從而上述技術被期望用于廣泛的不同領域中的光學設備例如光子晶體和生物芯片例如μ-TAS(全微分析系統(tǒng))的生產技術中。
在(1999)三月的關于顯微光刻法的第24屆SPIE’s國際會議論文集CA、Santa Clara的新興的光刻技術III、第3676卷、第一部分、第379-389頁中的加工方法中，提出了一種加工方法，在該方法中，微細結構被形成在比作為加工部件的工件小的石英襯底的表面上，以制出模子，并且隨后該微細結構被轉移到工件上，即，提出了壓印光刻技術(imprint lithography)。
更具體地說，模子被壓在上面涂覆有紫外光可固化的(UVcurable)樹脂的工件上，并被紫外光照射以使紫外光可固化的樹脂固化，由此將微細結構轉移到工件上。然后，通過使用臺座，使模子和工件相對彼此移動，以重復進行圖形的轉移，由此，以與作為代表性曝光設備的分布光刻機的情況相類似的方式對工件的整個表面進行加工。
另外，在第2003-77867號日本公開專利申請(JP-A)中提出了一種技術，該技術利用傾斜調整機構，將壓力以壓力均勻分布的方式施加在位于圖形形成區(qū)域的模子上。
更具體地說，如圖15所示，設有抵抗層(resist)1104的硅襯底1103在其周邊部分上由彈性部件1107支承。
在與模子1102相對的位置處，擺動部件1114被設置在固定的支承柱1111上，該擺動部件1114從硅襯底1103的背面表面支承硅襯底1103，并起到樞軸1113的接收部分的作用。在圖15中示出了其中模子1102被一定程度地傾斜并由此其表面與襯底表面不平行的情況。該機構還包括模子保持部分1101、樣品保持部件1105、移動臺座1106、水平塊1108和移動機構1110。
在這個機構中，在抵抗層1104和模子1102彼此接觸之后，隨著抵抗層1104和模子1102之間的距離減小、也就是說由樹脂接收的壓力的增大，提高了在模子1102和硅襯底1103之間的平行度，由此在加壓期間提高了在圖形形成區(qū)域中的加壓均勻性。
順便提及，在一些情況下，根據(jù)加工部件的尺寸、構成材料等，通過壓印在上面形成圖形的加工部件被彎曲。
例如，相對于在周邊部分上完全約束的情況下、由自身重量所產生的加工部件的彎曲，考慮最小量的彎曲，該彎曲量對于300mm的Si晶片而言為約20μm，盡管該彎曲量根據(jù)對構成加工部件的晶片進行保持的方式而變化。
在上述JP-A 2003-77867中沒有考慮在壓印期間由于加工部件的彎曲所產生的這樣影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種壓印(imprint)設備，其能減輕在壓印期間由于加工部件的彎曲所產生的影響。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種使用壓印設備制造芯片的工藝和壓印方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種通過使用具有圖形的模子在待加工部件上形成壓印的圖形的壓印設備，其包括用于保持模子的第一保持部分；用于保持待加工部件的第二保持部分；以及支承部分，用于在支承位置處部分地支承待加工部件，該支承位置與由第一保持部分保持的模子相對；其中，第二保持部分可沿著第一方向移動，從而用于部分地支承待加工部件的支承部分相對于第二保持部分的支承位置變化，以及其中，支承部分和第二保持部分能以與第一保持部分無關的方式沿著垂直于第一方向的第二方向彼此相對移動，從而支承部分被移動而離開待加工部件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種通過使用模子在待加工部件上形成壓印的圖形的壓印設備，該模子在其加工表面上具有圖形，該壓印設備包括用于保持模子的第一保持部分；用于保持待加工部件的第二保持部分；以及支承部分，用于在支承位置處部分地支承待加工部件，該支承位置與由第一保持部分保持的模子相對；其中，第二保持部分可沿著平行于加工表面的方向移動，從而用于部分地支承待加工部件的支承部分相對于第二保持部分的支承位置被改變，以及其中，支承部分和第二保持部分能以與第一保持部分無關的方式沿著垂直于加工表面的第二方向彼此相對移動，從而支承部分被移動而離開待加工工件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種通過使用具有圖形的模子在待加工部件上形成壓印的圖形的壓印設備，其包括用于保持模子的第一保持部分；用于保持待加工部件的第二保持部分；以及支承部分，用于在與由第一保持部分保持的模子相對的位置處部分地支承待加工部件；其中，模子和支承部分確定了擠壓待加工部件的加壓軸線，以及其中，支承部分和第二保持部分能以與第一保持部分無關的方式沿著平行于加壓軸線的方向彼此相對移動，以便支承部分被移動而離開待加工部件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種通過使用具有圖形的模子在待加工部件上形成壓印的圖形的壓印方法，其包括通過可沿著與地心引力方向相反的方向移動的支承部分向上推動被保持而因其自身重量彎曲的待加工部件，以便沿著地心引力方向的彎曲量減小，由此在待加工部件上形成壓印的圖形。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種通過使用模子在待加工部件上形成壓印的圖形的壓印方法，該模子在其加工表面上具有圖形，該壓印方法包括將待加工部件布置在用于保持模子的第一保持部分和位于與模子的加工表面相對的位置處的支承部分之間；在支承部分被移動而離開待加工部件以便不與待加工部件接觸的狀態(tài)下，通過這樣的方式確定圖形轉移區(qū)域，即，通過第二保持部分將由第二保持部分保持的待加工部件沿著平行于加工表面的方向移動；通過根據(jù)關于圖形轉移區(qū)域的沿著垂直于加工表面的方向的位置信息，使支承部分和待加工部件沿著垂直于加工表面的方向彼此相對地移動，使得支承部分和待加工部件彼此接觸；使模子的加工表面和待加工部件彼此接觸；以及通過使用在模子的加工表面上設置的圖形在待加工部件上形成壓印的圖形。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于制造芯片的工藝，其包括制出模子；通過使用根據(jù)上述壓印設備的壓印設備在待加工部件上制出壓印的圖形。
本發(fā)明還提供了一種壓力壓印設備和一種如以下所述構成的壓力壓印方法。
該壓力壓印設備包括模子保持部分(以下稱為第一保持部分或模壓部分)和位于與模子保持部分相對的位置處的工件加壓部分(以下稱為工件支承部分)，并將形成在模子的加工表面上的圖形轉移到由工件支承部分(以下也稱為工件保持部分)保持的工件上。壓力壓印設備的特征在于其包括工件位置控制機構，用于沿著平行于模子的加工表面的平面內方向移動工件，以控制工件的位置；加壓位置調整機構，用于使工件加壓部分和工件沿著垂直于模子的加工表面的方向相對于彼此移動，以調整工件加壓部分相對于工件的加壓位置。
該壓力壓印方法使用模子保持部分和位于與模子保持部分相對的位置處的工件加壓部分，并將形成在模子的加工表面上的圖形轉移到工件上。該壓力壓印方法包括以下步驟1)-3)1) 一步驟，該步驟是將工件加壓部分移動離開模子和工件，并將工件沿著平行于模子的加工表面的平面內方向移動到需要的位置，2) 一步驟，該步驟是在工件被移動到所需位置之后，通過將工件加壓部分和工件沿著垂直于模子的加工表面的方向彼此相對地移動，以使它們彼此接觸，來調整工件加壓部分相對于工件的加壓位置，以及3) 一步驟，該步驟是通過在調整的加壓部分處將模子壓在工件上，來將形成在模子的加工表面上的圖形轉移到工件上。
在步驟2)中，該壓力壓印方法可進一步包括一種根據(jù)相關于工件的加壓位置的檢測結果調整加壓位置的工藝。另外，還可以采用一種通過根據(jù)由上述工件位置控制機構控制的模子位置計算加壓位置來調整加壓位置的工藝。還可以利用一種在將在加壓操作期間由于相應部分的彎曲而導致的加壓位置的變化考慮進來的同時校正加壓位置的工藝。
通過使用本發(fā)明的上述結構，可以提供一種壓印設備和一種壓印方法，它們能在壓印期間減小由于加工部件(待加工部件)的彎曲所產生的影響。
參照本發(fā)明優(yōu)選實施例的以下說明并結合附圖將更清楚地了解本發(fā)明的這些以及其它的目的、特征和優(yōu)點。


圖1為用于說明本發(fā)明一個實施例的示意圖。
圖2A-2D為用于說明本發(fā)明一個實施例中的第二保持部分的示意圖。
圖3為用于說明在本發(fā)明一個實施例中的第一保持部分的示意圖。
圖4為用于說明本發(fā)明一個實施例的示意圖。
圖5A-5E為用于說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的壓印光刻術的步驟的示意圖。
圖6A-6C為用于說明本發(fā)明一個實施例的示意圖。
圖7為用于說明本發(fā)明一個實施例的流程圖。
圖8-14是示意圖，每個示意圖都是用于說明本發(fā)明一個實施例。
圖15為用于說明傳統(tǒng)壓印設備的一個實施例的示意圖。
具體實施例方式
(第一實施例壓印設備)如圖1所示，根據(jù)本實施例的壓印設備(以下稱為圖形轉移設備或加工設備)包括用于保持模子1020的第一保持部分1000；用于保持加工部件(待加工部件)1030的第二保持部分1040；支承部分1050，用于在與由第一保持部分1000保持的模子1020相對(通過加工部件1030)的位置處局部地支承加工部件1030。
第二保持部分1040可沿著第一方向(如箭頭1041所示)移動。在優(yōu)選實施例中，當?shù)诙３植糠?040可沿著平行于第一方向的方向移動時，第二保持部分也可沿著與第一方向(箭頭1041的方向)相反的方向移動。如上所述，第二保持部分1040可沿著第一方向1041移動，從而支承部分1050能線性地改變用于支承加工部件1030的位置。在可由模子形成的圖形的轉移區(qū)域在尺寸上小于加工部件的情況下，在移動圖形轉移區(qū)域的同時實施多個轉移步驟。該方法被稱為分步重復(step and repeat)法。本實施例的圖形轉移設備適用于這種方法。
除了上述第一方向之外，第二保持部分1040可優(yōu)選沿著垂直于圖面的方向移動，從而支承部分1050可沿著平面方向改變用于支承加工部件的支承位置。換句話說，第二保持部分可優(yōu)選具有一機構，該機構可沿著平行于由相互垂直的兩個軸線(即，X-軸和Y-軸)構成的平面的方向移動。
在本實施例的圖形轉移設備中，支承部分1050和第二保持部分1040沿著垂直于第一方向1040的第二方向1090相對于彼此移動，從而支承部分1050和加工部件1030從它們的接觸狀態(tài)(未示出)彼此遠離地移動。上述可動機構可通過下列方式來實現(xiàn)使支承部分1050沿著第二方向1090移動或使第二保持部分沿著與第二方向1090相反的方向移動，從而支承部分1050相對于第二保持部分1040沿著第二方向移動。還可以向支承部分1050和第二保持部分1040提供一機構，該機構可沿著平行于的第二方向的方向移動。可優(yōu)選以獨立于第一保持部分1000的操作的方式對支承部分1050和第二保持部分1040進行操作。第二保持部分相關于支承部分的操作可優(yōu)選為沿著一個方向的平移操作而非擺動。
如上所述，通過構成該設備，使得在如圖1所示在加工部件處于彎曲的狀態(tài)下，例如，在改變支承部分對加工部件的支承位置的操作的情況下，支承部分能移動離開加工部件，可以消除加工部件的表面與支承部分的摩擦。如圖15所示的、在第2003-77867號JP-A中提到的上述機構中，支承部分1111被固定，從而在由移動機構1110使加工部件沿著雙向箭頭的方向移動期間，可能損壞或破壞加工部件的背面表面。
因此，在根據(jù)本實施例的設備中，在加工部件彎曲的情況下，優(yōu)選的是，支承部分移動離開加工部件，以便即使當支承部分移動到加工部件的彎曲量最大的位置的正下方的位置時，也沒有與加工部件接觸。
順便提及，在圖1中示出了加工部件1030和模子1020，但是在本實施例中的本發(fā)明圖形轉移設備不需要這些部件。另外，加工部件1030的彎曲狀態(tài)被夸張地示出，但不論加工部件的彎曲狀態(tài)如何，本實施例的圖形轉移設備都可以被應用。
而且，在加工部件部分地由支承部分支承的狀態(tài)下，本設備能夠被操作來降低加工部件與模子的圖形之間的距離?？蛇x擇地，在加工部件和模子的圖形被促使相互接觸的狀態(tài)下，本設備能夠被操作來降低加工部件與支承部分之間的距離。
而且，與第一保持部分無關地，支承部分和所述第二保持部分可以優(yōu)選被沿著平行于第二方向的方向相對于彼此操作一個操作距離，使得所述支承部分和加工部件彼此接觸。在這種情況下，操作距離是取決于支承部分的相對于第二保持部分的支承位置而可變化的。在此，支承位置為例如如圖8中所示的由位置控制電路6114利用XY移動機構6104確定的位置。此外，操作距離是取決于有關所述待加工部件在第二方向上的位置的信息而可變化的。在此，所述位置信息是，例如，如在圖11所示的距離檢測機構6401的情況下，關于加工部件(嚴格地說是圖形轉移區(qū)域)在Z軸方向上的位置的信息。
在下文中將詳細描述能夠被添加到本實施例的圖形轉移設備中的部件或裝置以及壓印光刻技術。
A第一保持部分第一保持部分1000的形狀不限于圖1中所示的形狀，只要第一保持部分1000能夠保持住模子并且允許將圖形轉移到加工部件上就行。例如，第一保持部分1000可以是如圖3中所示的模子保持部分3000。模子保持部分3000設有用于真空吸附的槽并且被形成為通過降低槽中的壓力來以真空的方式吸附模子1020。在光壓印的情況下，模子3020被從其與其壓印有圖形的表面相對的表面一側用光例如紫外線照射，由此固化加工部件表面上的樹脂，如圖3中所示，模子保持部分可以優(yōu)選構成為不阻擋照射的光線。通過利用能夠光照射的玻璃例如石英也能夠實現(xiàn)具有如圖1所示的形狀的第一保持部分。第一保持部分可以由包括金屬如鋁或不銹鋼或者玻璃如石英的材料構成，只要第一保持部分能夠通過真空吸附或靜電吸盤保持住模子就行。作為第一保持部分，也可使用在US專利No.6696220的附圖49A中所示的模子保持部分，或在附圖51A中所示的模子保持部分，用于在模子本身通過利用壓電元件而可變形的這種狀態(tài)下保持住模子。
此外，第一保持部分可以優(yōu)選地能夠沿著平行于第二方向1090的方向(沿著與第二方向相同或相反的平行方向)移動。第一保持部分也能夠構成為使得它能夠沿著平行于第一方向1041的方向(與第一方向相同或相反的平行方向)移動。
順便說一下，獨立于第一保持部分1000沿平行于第二方向1090的方向的操作，第二保持部分1040和/或支承部分1050可以優(yōu)選被構成為使得它們能夠沿著平行于第二方向的方向移動。換句話說，獨立于模子在平行于第二方向的方向上的移動操作，優(yōu)選的是實現(xiàn)了支承部分遠離加工部件的移動操作。
B第二保持部分圖1中所示的第二保持部分具有保持加工部件的功能。能夠通過將加工部件物理地夾在中間或者通過靜電吸盤或真空吸附來實現(xiàn)對工部件的保持。
在加工部件為平板狀部件的情況下，有時它被保持住以致沿著地心引力(重力)方向彎曲。為此目的，第二保持部分1040保持住加工部件以便不沿平面內方向在平板狀部件的中心區(qū)域接觸加工部件，或者在平板狀部件的中心區(qū)域內保持住加工部件，該部件在中心區(qū)域內與其周邊區(qū)域相比被縮回。
第二保持部分1040可以設置在多個分離的位置如圖2A或2B所示，或者設置為整體(單獨)的位置如圖2C所示。
第二保持部分的一種特殊結構示于圖2A-2D中。圖2A-2C中的上面各部分以這種方式示出，即，平面內向下的方向被作為地心引力方向(Z軸方向)，而且沿垂直于圖紙平面的方向取得XY平面。圖2A-2C中的下面各部分沿平面內XY方向示出。
圖2A示出圓形平板狀部件1030由隔開的兩個保持部分保持的情況，而圖2B示出圓形平板狀部件1030由隔開的四個保持部分保持的情況。此外，圖2C示出圓形平板狀部件由一個整體式圓環(huán)狀的保持部分保持的情況。在這些圖中，位于板狀部件下面的各部分用虛線標示。
圖2D是第二保持部分的放大視圖。如圖2D中所示，能夠按需要地使用一個保持部分1049，該保持部分1049被設置成使平板狀部件1030的背面表面1031不會從接觸狀態(tài)移離第二保持部分1040。代替這樣的保持部分1049，也可以利用經由上述靜電吸盤或真空吸附的吸附機構。構成用于保持住加工部件的第二保持部分的材料的例子可以包括硅酮和上述用于第一保持部分的那些材料。
此外，作為用于將第二保持部分1040沿著平行于由相互正交的軸(例如X和Y軸)構成的平面的方向移動的移動機構，可以適當?shù)剡x擇直線馬達或者螺旋送進機構(feed screw(絲杠))。
第二保持部分1040能夠保持住加工部件1030，例如，使得加工部件1030在平行于上述第二方向1090的方向上被彎曲。為此目的，第二保持部分1040在保持加工部件1030的周邊區(qū)域內保持住該加工部件，使得它不會在平面內中心區(qū)域處接觸加工部件。
第二方向1090是例如地心引力方向。
加工部件的彎曲量可以通過使支承部分1050和第二保持部分1040沿著第二方向彼此相對移動來進行調節(jié)。
C支承部分在下文中將這樣來描述支承部分1050，即，把平板狀加工部件(如可選地具有微小表面不平度的硅晶片)的靠近模子的表面作為正面表面，而把平板狀加工部件的靠近支承部分的表面作為背面表面。
用于在與模子1020相對的位置處支承加工部件1030的支承部分1050的特征在于，它部分地支承加工部件的背面表面。更具體地說，在該實施例中的支承部分不與加工部件的整個背面表面接觸，而是部分地或局部地接觸加工部件的整個背面表面的一部分。順便說一下，當加工部件由具有大于或等于加工部件背面表面的面積尺寸(areasize)的支承表面的臺座支承時，能夠在該臺座中設置微細孔，以便吸附住加工部件。在這種情況下，在微細孔的各部分處，加工部件和臺座本身不會彼此接觸。然而，在此情形下，加工部件基本上通過臺座在加工部件的整個背面表面上得以支承。
在圖形轉移的過程中，為了使通過模子和支承部分施加于加工部件的圖形轉移表面上的壓力分布均勻，優(yōu)選的是，支承部分不支承加工部件的整個背面表面，而是在經由加工部件與模子相對的位置處部分地支承加工部件。盡管將以尤其在下文中出現(xiàn)的幾個實施例來描述細節(jié)，優(yōu)選的是，第一保持部分的接觸模子的表面和支承部分的接觸加工部件的表面中的至少一個面積小于模子加工表面的面積和加工部件的圖形形成表面的面積。在一個更優(yōu)選的實施例中，第一保持部分的接觸模子的表面和支承部分的接觸加工部件的表面具有一種面對稱的關系。換句話說，模子和加工部件可以合適地被具有相同橫截面形狀的部件擠壓。
支承部分1050能夠構成為使得能夠沿著圖1中所示的第二方向1090和而與第二方向相反的方向移動。第二方向可以例如是地心引力方向。支承部分1050的操作可以合適地是平移操作。例如，這可以通過給支承部分1050配備可沿第二方向豎向移動的致動器來實現(xiàn)。
此外，加工部件1030和支承部分也可以構成為彼此直接接觸或者經由插在其間的一個不同部件而彼此間接接觸。例如，如在JP-A No.2003-77867中所述，作為該不同部件，可以使用利用樞轉(旋轉軸)的傾斜度調節(jié)機構。
此外，在該實施例中，為了降低一定方向(例如地心引力方向)上的彎曲量(彎曲的數(shù)量)，第二保持部分1040和支承部分1050能夠構成為用來改變它們之間沿該一定方向的距離。當彎曲量能夠如圖4中所示進行調節(jié)時，可以分別地布置用于加工部件1030的支承部分1050以及彎曲量調節(jié)部分1055。
在圖4中，彎曲量調節(jié)部分1055構成為使得能夠沿著第二方向(例如地心引力方向)和與第二方向相反的方向移動。壓印以這種方式進行，即，加工部件1030沿第二方向的彎曲量通過彎曲量調節(jié)部分1055被減小，并且然后使支承部分1050與模子1020之間的距離減小，與此同時，加工部件1030是處在支承部分1050與模子1020之間的。例如，在通過彎曲量調節(jié)部分1055使加工部件1030彎曲量基本為零的這種狀態(tài)下，支承部分1050被沿著與地心引力方向相反的方向移動，以接觸加工部件1030的背面表面。此后，模子保持部分1000被向下沿著地心引力方向移動以實現(xiàn)壓印。
順便說一下，在通過支承部分1050或彎曲量調節(jié)部分1055調節(jié)彎曲量的情況下，壓印也可以優(yōu)選在下面這種狀態(tài)下實現(xiàn)，即，力通過支承部分1050等等被施加于加工部件1030，使得加工部件1030沿者與地心引力方向相反的方向被彎曲。該狀態(tài)是例如這樣一種狀態(tài)，即，其中平板狀加工部件在該加工部件的中心區(qū)域內及其附近沿著與地心引力方向相反的方向凸狀向上彎曲(未示出)。
在確保這種狀態(tài)的情況下，如圖2D中所示，平板狀加工部件可以優(yōu)選被壓在第二保持部分1040上或者通過吸盤被保持住，以便不被移離第二保持部分。
在加工部件沿著與地心引力方向相反的方向彎曲的狀態(tài)下進行的壓印具有以下的優(yōu)點。
更具體地說，在模子與加工部件接觸的過程中，平板狀部件沿地心引力方向微小地波動或振動，以引起在某些情況下支承部分與加工部件之間的接觸和非接觸的重復。有種可能性，即，這種微小的波動引起壓印位置的偏差或者引起構成該加工部件的樹脂等的變形。在另一方面，在有些情況下，能夠通過在加工部件沿著與地心引力方向相反的方向彎曲的狀態(tài)下，即在支承部分或彎曲量調節(jié)部分與平板狀加工部件的接觸被連續(xù)地保持的狀態(tài)下，實現(xiàn)壓印來抑制微小波動的出現(xiàn)。
在該實施例的設備中，在加工部件部分地由支承部分支承的狀態(tài)下，可以優(yōu)選進行一種操作，以減小加工部件與模子的壓印的圖形之間的距離。結果，壓印的圖形和加工部件被促使彼此接觸。
下面這種構造也是優(yōu)選的，即，支承部分1050能沿著第二方向1090移動而第二保持部分1040不能沿著第二方向1090移動。例如，優(yōu)選的是，支承部分1050只能沿著平行于地心引力方向的方向移動，并且第二保持部分1040只能沿著垂直于地心引力方向的方向移動。
支承部分1050能被構成為可沿著地心引力方向和與地心引力方向相反的方向移動。支承部分1050也可以通過如上所述的傾斜度調節(jié)機構(樞轉機構)支承加工部件。也可以沿著第一方向1041移動支承部分1050，而不使保持加工部件1030的第二保持部分1040沿著第一方向1041移動。
D模子(模板)在本實施例中所使用的模子在其表面上具有壓印的圖形。該壓印的圖形可以通過在模子本身上形成凹部和凸部來實現(xiàn)，或者通過在模子的上表面上設置構成凸部的不同部件來實現(xiàn)。在前者的情況下，模子的壓印的部分(凹部和凸部)被轉移到加工部件上。在后者的情況下，通過該不同部件在加工部件上形成凹部，或者該不同部件本身被轉移到加工部件上。例如，作為后者情況存在這樣一種情形，即，通過墨在模子平表面上形成的預定圖形如蓋印章(seal impression)一樣被轉移到加工部件的上表面上(也成為“軟壓印”)。
除了墨以外，圖形構成材料可以是液體、固體、凝膠等等形式的材料。
也可以在隔離劑被施加到模子的壓印的圖形上之后促使加工部件和模子經由該隔離劑間接地彼此接觸。
模子可以由下列的材料形成，包括玻璃如石英，金屬，硅酮等等。壓印的圖形可以例如通過電子束光刻形成。
E待加工部件(加工部件)加工部件在某些情況下也稱為工件。
加工部件的例子可以包括半導體襯底如Si襯底或GaAs襯底、樹脂襯底、石英襯底、玻璃襯底。此外，作為加工部件，也可以使用包括涂覆有樹脂的這些襯底的部件。也可以使用以下面的方式制備的多層襯底，即，引起薄膜在這些襯底上生長或者結合到這些襯底上。也可以采用能夠透射光的石英襯底。
施加到襯底上的樹脂通過用例如紫外線從模子側照射襯底而固化。這種可光致固化的樹脂可以包括氨基甲酸乙酯類型、環(huán)氧樹脂類型和丙烯酸類型中的那些樹脂。
此外，作為樹脂，也可以使用熱固性樹脂如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂或聚酰亞胺，和熱塑性樹脂如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者丙烯酸樹脂。通過使用這些樹脂，圖形如所期望的那樣通過熱處理進行轉移。
在加工部件構成為不含有樹脂的情況下，加工部件只通過壓緊力物理地變形。
如上所述，在圖1中示出加工部件在其中心區(qū)域處沿著第二方向1090(由向下的箭頭表示)被凸狀向下彎曲的情況。例如，在晶片作為加工部件通過其自重而沿著地心引力方向彎曲的情況下，形成了圖1中所示的狀態(tài)。在圖1中夸大地示出了彎曲度。在本實施例中，本發(fā)明可不僅適用于沿第二方向彎曲的加工部件而且適用于不彎曲的加工部件。此外，平板狀加工部件如硅晶片在某些情況下通過一種工藝如加熱步驟或離子注入步驟發(fā)生變形。按照此實施例的本發(fā)明也可適用于這種由于變形而彎曲的加工部件。
F可選擇的部分如上所述，按該實施例的設備可以配有用于移動加工部件調節(jié)部分(1055，圖4中示出)的彎曲量調節(jié)部分(1055，圖4中示出)，以便沿著與地心引力方向相反的方向向上移動加工部件，使得加工部件沿著地心引力方向的彎曲量減小。
此外，該設備還可設有角度檢測部分，所述角度檢測部分用于檢測圖形被轉移到上面的加工部件的表面的傾斜角度，所述角度檢測部分例如由如圖8所示的角度檢測機構6109和激光器6110構成。該設備還可設有負荷檢測部分，該負荷檢測部分用于檢測由支承部分接收的、作為負荷的力，所述負荷檢測部分例如由圖9所示的負荷檢測機構6201構成。該設備還可設有用于測量從模子至加工部件的距離的距離測量部分，所述距離測量部分例如由圖11所示的距離測量機構6401構成。
在下面的實施例中將對這些附加的部件進行更詳細的描述。
G壓印光刻圖5A-5E顯示了可以利用根據(jù)本實施例的設備實施的壓印光刻的一個例子。在這些附圖中顯示了利用光線照射固化樹脂的光照壓印(light imprinting)法，但是在受熱條件下固化樹脂或通過光照和加熱的組合來固化樹脂的其他壓印方法也可適用于本實施例的設備。
首先，如圖5A所示，將模子1020和加工部件1030相對布置，加工部件1030包括硅襯底1033和施加到硅襯底1033上的可光致固化樹脂1034。
接下來，如圖5B所示，模子1020和樹脂1034彼此接觸。此時，模子側、加工部件側或這兩側可以移動以致它們互相接觸。這使得壓力被施加到兩側。從而，樹脂的形狀被改變或反映模子的壓印圖形的形狀。
接下來，如圖5C所示，從模子1030的后側利用紫外光5001進行照射以固化樹脂1034。然后，如圖5D所示，將模子和樹脂相互分開。在這種情況下，根據(jù)需要，通過使模子或加工部件彼此相對移動來執(zhí)行所謂的分步重復法，從而在圖形轉移區(qū)域附近的區(qū)域中重復進行圖形轉移。
在存在樹脂的殘留膜5002的情況下，根據(jù)需要利用灰化工藝(氧RIE(反應離子蝕刻)工藝)將殘留膜5002除去。這樣，如圖5E所示，模子的圖形就被轉移到加工部件上。
然后，利用由樹脂1034構成的轉移的圖形作為掩模(未顯示)來蝕刻襯底1033。
在利用具有低粘度的樹脂的情況下，可通過充分降低由模子施加到樹脂上的壓力來進行圖形轉移，盡管所施加的壓力大小依賴于樹脂的粘度而變化。
在第一實施例中的上述部件或方法A-G可適用于本發(fā)明的所有實施例。此外，美國專利No.6,696,220、No.6,719,915、No.6,334,960和No.5,772,905及美國專利申請No.10/221331的全部內容在此被特別地通過參考引用而結合到本文中來。例如，美國專利申請No.10/221331披露了這樣一種支承方式，即加工部件不是被部分地支承而使在加工部件的整個后表面上受到支承。但是，在模子(印模)保持部分處的可移動機構、加工部件和保持機構適用于本發(fā)明。
順便說一下，本發(fā)明中的壓印設備適用于特別是納米-微米級的壓印的圖形的轉移。例如，所述壓印設備可適用于形成具有幾納米至幾百納米間隔的圖形。
(第二實施例壓印設備)根據(jù)本實施例的設備涉及利用在模子加工表面上提供的圖形而在加工部件上形成壓印的圖形的壓印設備。
更具體地說，該設備包括用于保持所述模子的第一保持部分、用于保持所述加工部件的第二保持部分、用于將加工部件部分地支承在與由第一保持部分所保持的模子相對的位置處的支承部分。
所述第二保持部分在平行于加工表面的方向上可移動，從而改變所述支承部分支承加工部件的位置。此外，該設備的特征在于支承部分和第二保持部分可在垂直于加工表面的方向上彼此相對移動，從而使支承部分移動而遠離由第二保持部分保持的加工部件。
在根據(jù)本實施例的設備中，根據(jù)模子的加工表面來規(guī)定支承部分和第二保持部分的操作方向。另外，在第一實施例中的設備中，模子的加工表面及第二保持部分的移動方向(第一方向)基本相互平行，因此，第一實施例中所述的技術構造可按照他們在第一實施例中的樣子適用于本實施例的設備。
此外，所述支承部分和所述第二保持部分可以優(yōu)選在垂直于加工表面的方向上、獨立于第一保持部分而以一定的操作距離來相對彼此被操縱，從而使所述支承部分和加工部件相互接觸。在這種情況下，所述操作距離優(yōu)選根據(jù)支承部分相對于第二保持部分的支承位置而可變化。此外，所述操作距離還優(yōu)選根據(jù)關于在第二方向上待加工部件的位置信息而可變化。
(第三實施例壓印設備)根據(jù)本實施例的設備涉及利用提供在模子上的圖形而在加工表面上形成壓印的圖形的壓印設備。
更具體地說，該設備包括用于保持所述模子的第一保持部分、用于保持所述加工部件的第二保持部分、用于將加工部件部分地支承在與所述模子相對的位置處的支承部分。
由第一保持部分所保持的模子和支承部分確定用于擠壓(壓緊)加工部件的擠壓軸線。在圖1所示的情況下，擠壓軸線是沿著下述方向上的一根軸線，在該方向上，模子1020和支承部分經由加工部件彼此相對布置。
本實施例的設備的特征在于支承部分和第二保持部分可在平行于擠壓軸線的方向上彼此相對移動，從而使支承部分移動而遠離由第二保持部分所保持的加工部件，這樣就可實現(xiàn)能夠減輕由加工部件的彎曲所產生的影響的圖形轉移設備。
順便說一下，還優(yōu)選通過固定該擠壓軸線來構造所述圖形轉移設備。更具體地說，只在平行于擠壓軸線的方向上致動第一保持部分和支承部分的這種構造適用于所要求的加工精度為幾納米至幾百納米級的納米壓印光刻術。
此外，優(yōu)選可以在平行于擠壓軸線的方向上、獨立于第一保持部分而以一定的操作距離來使所述支承部分和所述第二保持部分被彼此相對操作，從而使所述支承部分和加工部件相互接觸。在這種情況下，所述操作距離根據(jù)支承部分相對于第二保持部分的支承位置而可變化。此外，所述操作距離根據(jù)關于在第二方向上待加工部件的位置信息而可變化。
(第四實施例壓印方法)根據(jù)本實施例的壓印方法涉及利用提供在模子上的圖形而在加工部件上形成壓印的圖形的壓印方法。
更具體地說，該壓印方法的特征在于被保持而可因其自身重量而產生彎曲的加工部件被可在與地心引力方向相反方向上運動的支承部分向上推，這樣就減小了加工部件在地心引力方向上的彎曲量以將模子的圖形轉移到加工部件上。
加工部件在地心引力方向上的彎曲量的減小至少包括以下三種情況。
第一種情況為加工部件在地心引力方向上向下凸出彎曲的彎曲量被減小為零或接近為零。第二種情況為加工部件在地心引力方向上向下凸出彎曲的彎曲量被減小為負值，而使加工部件在與地心引力方向相反的方向上向上凸出彎曲。第三種情況為在與地心引力方向相反的方向上向上凸出彎曲的加工部件在與地心引力方向相反的方向上被進一步向上凸出彎曲，從而增大了負彎曲量的絕對值。
在該實施例中，雖然將地心引力方向作為彎曲的方向的基礎，但用于加工部件在地心引力方向上彎曲量減小的上述三種情況相似地適用于下面描述的第五實施例。
根據(jù)本實施例，在加工部件實際上由其自身重量的作用而彎曲的狀態(tài)下，可使通過壓印所形成的圖形的轉移區(qū)中的壓力分布更接近均勻分布。另外，也可減輕利用上述分步重復方法對加工部件進行多次壓印的情況下所形成的多個圖形轉移區(qū)的形狀的不規(guī)則性。
優(yōu)選執(zhí)行由支承部分對加工部件進行的上述上推操作，從而使與處于加工部件的平面內區(qū)域中的接觸的模子的加工部件的一部分與設有圖形的模子的加工表面相平行。
下面將結合附圖6對根據(jù)本實施例的圖形轉移方法進行描述，其中，箭頭g表示地心引力指示。
如圖6A所示，被保持而在地心引力方向上彎曲的平板狀加工部件1030的背面表面被在與地心引力方向相反的方向中上推以減小加工部件1030在地心引力方向上的彎曲量。在圖6B中，虛線表示在其自身重量作用下產生彎曲的加工部件1030的初始狀態(tài)(圖1也顯示了該狀態(tài))，實線表示加工部件1030的彎曲量被減小的狀態(tài)，即彎曲量被校正或調整的狀態(tài)。在圖6B中，通過使支承部分1050在與地心引力方向相反的方向中進行平移操作來減小所述彎曲量。在圖6B中顯示了宏觀性(肉眼可見)地示出加工部件的概念性視圖，在這種情況下宏觀地觀察加工部件，例如，還存在這樣一種可能性，即，甚至在加工部件的彎曲量總體上被減小時，加工部件在緊鄰支承部分1050之上的區(qū)域中向上凸出。
然后，如圖6C所示，利用由第一保持部分1000保持并具有壓印的圖形的模子1020，在加工部件1030的正面表面處執(zhí)行壓印，以將該壓印的圖形轉移到加工部件1030的正面表面上。
可以通過使用支承部分1050和第二保持部分1040之一或它們兩者來進行所述彎曲量的調整。
如圖6A、6B所示，在彎曲量從d1減小至d2的狀態(tài)下進行壓印，這樣就可減小由于加工部件的彎曲的影響而造成的壓緊力的不均勻性。
此處，d1表示在由第二保持部分1040保持加工部件1030的情況下在地心引力方向上產生的彎曲量。另一方面，d2優(yōu)選基本為零，即優(yōu)選在一位置處對加工部件1030進行支承，此時，加工部件1030在其自身重量作用下不產生彎曲。
順便說一下，當彎曲量的絕對值小于d1時，在加工部件1030在與地心引力方向相反的方向中彎曲的狀態(tài)下也可進行壓印。
此外，當在下述狀態(tài)下進行壓印時，可實現(xiàn)下述效果，在所述的狀態(tài)下，加工部件1030在壓印區(qū)域中的彎曲量總是被調整為d2，即在Z軸線方向上的壓緊位置被調整。
更具體地說，在多個部分處進行壓印的過程中，可抑制在各個相應部分處的壓緊力的不均勻性。
另外，加工部件1030、支承部分1050和模子1020的接觸順序優(yōu)選如下所述。
首先，使支承部分1050與平板狀部件1030的(與受壓印的正面表面相反的)背面表面相互接觸，然后，使模子1020與平板狀部件1030或平板狀部件1030上的樹脂相接觸。但是，本發(fā)明不限于此。
在結合附圖15進行所述的壓印過程中，存在這樣一種情況即，即使在(與模子的尺寸相對應的)單個壓印區(qū)域也會發(fā)生在加工部件平面內方向上的壓力分布。這是因為由模子和加工部件之間的作為支點的第一接觸部產生了相對于加工部件的轉動力。更具體地說，這是因為存在相對于所述支點和與支點相分離的部分而向樹脂施加壓力分布的可能性。壓力分布意味著在樹脂中產生不均勻的殘留膜厚度，所述樹脂是模子的壓印的圖形被轉移到上面的樹脂。更具體地說，在圖15所示的結構中，即使在與模子的尺寸相對應的壓印區(qū)域中，也會在樹脂的殘留膜厚度中產生差值。此處，殘留膜厚度特別是指模子的壓印的圖形的凸伸部分與所述襯底之間殘留的樹脂的厚度。
根據(jù)本實施例的圖形轉移方法，當在下述狀態(tài)下進行壓印時可降低上述壓力分布的程度，所述狀態(tài)為彎曲量d2基本為零且保持模子表面和加工部件的表面之間的平行狀態(tài)。
順便說一下，如圖6C所示，可通過進行所述的壓印將圖形直接轉移到平板狀加工部件上。
所述加工部件是通過例如將樹脂施加到襯底的整個表面或部分表面上來制備的。在將模子壓靠到樹脂上的壓緊狀態(tài)下，通過加熱或光照照射例如紫外線照射而使樹脂固化，從而使得可以進行圖形轉移。
在進行加熱或利用諸如紫外線的光照照射過程中，為保持加工部件，需要對第二保持部分1040和模子1020(或模子保持部分1000)之間的位置關系進行控制。特別地，優(yōu)選在與地心引力方向相垂直的平面(XY平面)方向中對上述部件之間的相對位置進行控制的同時對樹脂進行固化。這是因為，在有些情況下，由于通過加熱或用光照射對樹脂的固化，模子或襯底造成在平板狀加工部件的XY平面內方向上的位置偏離。
在通過分步重復法進行在平板狀加工部件的平面內方向的多個部分處的壓印的情況，優(yōu)選以下述方式進行所述壓印。
在改變加工部件1030和支承部分1040之間在平面內方向上的相對位置關系的情況下，一旦在支承部分和加工部件的背面表面之間的狀態(tài)從接觸狀態(tài)改變成非接觸狀態(tài)，其在平面內方向上的相對位置被改變。通過上述方式，例如，則可減小由于支承部分與加工部件相接觸所導致的加工部件的損壞或破損的程度及由于二者之間的摩擦所導致的污染程度。
下面結合附圖7而將對本實施例的圖形轉移方法進行簡要描述。
首先，將加工部件保持以致其在地心引力方向上彎曲(S1)。
然后，調整加工部件的彎曲量(S2)。
在調整所述彎曲量之后，在加工部件的正面表面上形成壓印的圖形(S3)。
如上所述，在本實施例中描述了加工部件在地心引力方向上彎曲的情況，但本發(fā)明中用于調整彎曲量的構造也適用于在與地心引力方向不同的方向上彎曲的加工部件。
順便說一下，由支承部分上推的距離優(yōu)選根據(jù)支承部分相對于第二保持部分的支承位置來改變。此外，由支承部分上推的距離也優(yōu)選根據(jù)關于加工部件在地心引力方向上的位置信息來改變。
(第五實施例壓印方法)根據(jù)本實施例的壓印方法涉及利用在模子的加工表面上提供的圖形而在加工部件上形成壓印的圖形的壓印方法。
更具體地說，在該壓印方法中，將加工部件布置在用于保持所述模子的第一保持部分和一支承部分之間，所述支承部分布置在與模子的加工表面相對的位置處。
在所述支承部分回縮而不與加工部件相接觸的狀態(tài)下，由第二保持部分所保持的加工部件在平行于加工表面的方向上移動以確定圖形轉移區(qū)域。
然后，在與模子的加工表面相垂直的方向中使所述支承部分和第二保持部分彼此相對移動以使所述支承部分與加工部件相互接觸(首先(第一次)接觸)。
在支承部分和加工部件相接觸之前或之后，使模子的加工表面和加工部件彼此接觸(第二接觸)。
隨后，提供在模子的加工表面處的圖形被轉移到加工部件上。
因此，可以實現(xiàn)一種圖形轉移方法，該方法減小了由于加工部件的彎曲所造成的影響。
在該實施例中，第一接觸和第二接觸可以以任何順序實施或者大致同時實施。例如，在當支承部分和加工部件處在相接觸的狀態(tài)下調整加壓位置之后，在已調整的加壓位置，使模子的加工表面和加工部件彼此接觸。或者，在使模子的加工表面和加工部件彼此接觸之后，使支承部分和加工部件彼此接觸。
在不僅加工部件和支承部分彼此接觸而且加工部件和模子的加工表面彼此接觸的狀態(tài)下，也可以實現(xiàn)在保持這三個部件或部分之間的接觸狀態(tài)的同時進行位置調整，以確定加壓部分。例如，在加工部件沿一平面內方向彎曲的狀態(tài)下，在使加工部件接觸模子的加工表面之后，可以實現(xiàn)位置調整，從而減小彎曲量。
順便提及，優(yōu)選地，根據(jù)關于沿著垂直于加工表面方向的圖形轉移區(qū)域的位置信息，通過使支承部分和加工部件沿著與加工表面相垂直的方向彼此相對移動，從而使支承部分和加工部件彼此接觸。
(第六實施例用于制造芯片的工藝)在該實施例中，芯片的例子可以包括光學芯片、生物芯片(如μ-TAS)、半導體芯片等。
在用于制造該實施例的芯片的工藝中，具有圖形的模子和加工部件如第一至第五實施例那樣被制備。
接著，通過應用如第一至第三實施例中任何一個所描述的壓印設備將壓印的圖形形成在加工部件上。
順便提及，根據(jù)需要，可以通過將形成在加工部件上的圖形用作掩模，實現(xiàn)諸如蝕刻或離子植入等處理。
加工部件由一襯底構成，該襯底設有例如可光致固化樹脂、熱固性樹脂或熱塑性樹脂。在樹脂和模子的圖形彼此接觸的狀態(tài)下，樹脂變形。分別通過光照射和加熱，使可光致固化樹脂和熱固性樹脂硬化。通過在加熱熱塑性樹脂之后使它冷卻至室溫，使熱塑性樹脂硬化。
本發(fā)明還包括一種壓力壓印(pressure imprint)設備以及一種壓力壓印方法，其特征在于以下構造。
更具體地，在這些設備和方法中，使用模子加壓部分(與模子保持部分或第一保持部分同義)和工件(加工部件)加壓部分(支承部分)，該模子加壓部分用于擠壓以將模子壓靠在工件上，該工件加壓部分設置成經由工件與模子相對。通過使用這些部分，工件被加壓以將形成在模子的加工表面處的圖形轉移到工件上。壓印設備包括加壓機構、移動機構和加壓位置移動機構，該加壓機構用于通過沿工件方向移動模子而加壓工件，該移動機構用于沿著平面內方向移動工件，該加壓位置移動機構能夠移動加壓位置。通過使用這些機構，使工件加壓部分沿著加壓軸線方向移動，并且使加壓位置被調整，因此實現(xiàn)壓力加工。因此，可以提供一種壓印設備和壓印方法，它們較少受由于工件自身重量造成的工件彎曲的影響，并允許高精度的壓力加工，而不會造成加壓軸線的移動。
在加壓位置的調整期間，優(yōu)選地，根據(jù)加工部件(工件)的位置以及通過應用用于檢測工件表面的角度、與工件表面的距離、施加在工件加壓部分上的載荷和轉矩的檢測機構所檢測的檢測信號，來調整加壓位置。
代替使用檢測機構，也可以根據(jù)關于在工件表面處的加工區(qū)域的位置(沿一平面內方向的加工部件的位置)的計算結果，來調整加壓位置。
另外，也可以采用一種構造，其通過考慮在加壓期間由于加工部件及相關零件的彎曲和變形造成的加壓位置的變化，來校正加工區(qū)域的位置。
下面，將根據(jù)實施例1至3來描述本發(fā)明的特定例子。
(實施例1)在實施例1中，制備根據(jù)本發(fā)明的壓力壓印設備。該壓力壓印設備與圖形轉移設備或者壓印光刻設備同義。
圖8示出了該實施例的壓力壓印設備的構造。參考圖8，壓力壓印設備包括外殼6100、工件保持部分6101、加壓部分移動機構6102、工件支承部分6103、xy-移動機構6104、工件6105、加壓機構6106、模子保持部分6107、模子6108、角度檢測機構6109、激光器6110、曝光量控制電路6111、壓力控制電路6112、加壓位置檢測電路6113、(用于控制加工部件沿一平面內方向的位置的)位置控制電路6114、加壓位置控制電路6115、以及工藝控制電路6116。
如圖8所示，模子6108和(包括硅晶片和涂覆在其上的可光致固化樹脂的)工件6105被彼此相對地設置。模子6108經由模子保持部分6107與加壓機構6106相連，工件6105經由xy-移動機構6104被工件保持部分6101保持。工件支承部分6103設置成經過工件6105與模子6108相對，并且工件支承部分6103與加壓位置移動機構6102相連。
xy-移動機構6104所連接的工件保持部分6101、加壓位置移動機構6102以及加壓機構6106經由外殼6100彼此連接。紫外光源6117與外殼6100的一部分相連，使得紫外光源6117與模子6108的背面表面相對地設置。
角度檢測機構6109檢測從激光器6110發(fā)射的并在工件6105上的待加工部分的中央部分處或者在其鄰近處(即，用模子6106形成圖形的一個區(qū)域或者在其鄰近處)反射的光(反射光)。
工藝控制電路6116向曝光量控制電路6111、壓力控制電路6112、加壓位置檢測電路6113、位置控制電路6114以及加壓位置控制電路6115提供指令，以進行加工，并且工藝控制電路6116接收從這些電路輸出的數(shù)據(jù)。曝光量控制電路6111控制紫外光源6117以實現(xiàn)曝光。壓力控制電路6112控制加壓機構6106以便將模子6108壓靠在工件6105上。根據(jù)來自角度檢測機構6109的檢測信號，加壓位置檢測電路6113檢測工件6105上的待加工部分(圖形轉移區(qū)域)的角度。位置控制電路6114控制xy-移動機構6104以便控制工件6105沿一平面內方向(圖8中的xy-方向)的位置。加壓位置控制電路6115沿著加壓方向(圖8中的z方向)移動加壓位置移動機構6102以便垂直地移動工件支承部分6103，從而調整加壓位置。
下面將描述在該實施例中的壓力加工工藝。
首先，將工件支承部分6103充分地移動而離開工件6105，然后工件6105被移至一合適的待加工部分(圖形轉移區(qū)域)。
接著，在使工件支承部分6103接觸工件6105之后，工件支承部分6103向上推工件6105，使得工件6105上的待加工部分處于與模子6108相平行的一個角度，因此確定一加壓位置。
然后，模子6108被壓靠在工件6105上，并且在這種狀態(tài)下，用紫外線照射模子6108以固化工件6105上的可光致固化樹脂。隨后，將模子6108從工件6105上移走，從而將模子6108的表面的壓印的圖形轉移到工件6105上。
順便提及，在該實施例的構造中，通過沿z軸線方向移動加壓位置移動機構6102以便垂直地移動工件支承部分6103，來調整加壓位置，但是本發(fā)明并不限于這種構造。
例如，將加壓位置移動機構6102改變成固定加壓機構，并且將工件保持部分6101改變成相對于外殼6100可垂直移動的機構。通過使用這些機構，加壓位置也可以被調整。
一種以這樣一種方式適當?shù)匦Ｕ訅何恢玫姆椒ㄒ彩怯行У模摲绞郊纯紤]到在加壓期間由于相關部件的彎曲造成的加壓位置的變化，從工件6105和模子6108彼此平行的一個位置減去一個變化量，來確定加壓位置。
另外，在工件6105的自重變形對擠壓力的影響充分小的情況下，將不發(fā)生工件6105的自重變形的一個位置作為加壓位置。
根據(jù)該實施例的構造，直接測量工件6105的加工表面的角度，從而該構造特別適用于不能保證工件6105的兩個表面的平行度的情況。
由于工件6105自身重量造成的工件6105的彎曲的影響根據(jù)加壓位置(加工部件沿平面內方向的位置)變化，但是能直接測量其校正結果，從而該實施例的構造也適用于尤其要求沿加壓方向的加工精度的情況以及擠壓力很小的情況。另外，用于檢測加壓位置的機構并不限于該實施例所使用的機構。例如，如圖11所示，也可應用在加工部件的周邊處實施測量的另一種檢測方法。其它機構和部件與在該實施例中所使用的那些一樣。
順便提及，壓印光刻和應用所謂的曝光設備的加工(曝光)方法之間的主要區(qū)別在于，壓印光刻要求模子被壓靠在工件上以便將模子上的微結構轉移到工件上，因此產生擠壓力，該擠壓力在應用曝光設備的壓印方法中不是問題。
在通過應用在上述文獻中描述的壓印方法(第24屆SPIE微光刻國際會議的會議錄新興光刻技術III，Santa Clara，CA，第3676卷，第一部分，第379-389頁，(1999年)3月)進行加工的情況下，相對于整個設備的加壓軸線的位置以及臺座的操作部分的位置被改變，從而造成在某些情況下被施加在這些部分上的不平衡的載荷，所述臺座作為用于將擠壓力傳遞給模子或工件的加壓部件。因此，擔心由于相關部件的變形發(fā)生擠壓力的局部化分布和位置誤差，從而降低加工精度。在增加相關部件的剛度以便防止變形的情況下，由于總體設備的重量增加或者尺寸增加，引起動力特性的下降。
在該實施例中，固定加壓軸線，從而消除上述問題。
另外，在如上所述JP-A 2003-77867的情況下，雖然保持加壓軸線的位置，但是工件由彈性件保持，從而保持沿工件的平面內方向(垂直于加壓軸線的方向)的剛度是困難的，因此導致難以確保定位的精度。
而且，工件可能通過其自身重量而彎曲。這種情況下的彎曲量根據(jù)約束的方式改變，但是對于300納米(nm)的硅晶片即使在周邊部處于完全約束的情況下彎曲量也大約是20微米，并且在簡單支承的情況下彎曲量達到大約80微米。這些數(shù)值隨著約束點和支承點數(shù)目的減少而增加，從而當為此目的的約束和支承部件被向上移動時，用于保持工件表面與模子加工表面平行度的載荷施加的可控制性就顯著地減小了。
根據(jù)該實施例，可以抑制由于工件自身重量所造成的彎曲的影響，從而即使在工件的加壓位置改變的情況下，擠壓力的變化也是小的，因此實現(xiàn)了高精度定位。
(實施例2)在實施例2中，制備根據(jù)本發(fā)明的壓力壓印設備，該設備具有不同于實施例1的構造。
將省略對與實施例1相同的元件和機構的描述，僅僅解釋實施例1和2之間構造方面的不同。
圖9示出了該實施例的壓力壓印設備的構造。
參照圖9，壓力壓印設備包括載荷檢測機構6201和加熱器6202。
該實施例與實施例1的主要不同在于加壓位置通過使用載荷檢測機構6201檢測；加熱器6202被設置在模子保持部分6107和加壓機構6106之間；以及代替紫外線固化樹脂，將熱塑性樹脂涂覆在工件6105的表面上。
下面，將描述在該實施例中的壓力加工方法。
在該實施例中，通過用于檢測加壓位置的載荷檢測機構6201來檢測載荷值。工件6105由于自重變形而彎曲，從而與實施例1類似，當工件6105上的待加工部分位于其與模子6108相平行的一個角度時，載荷值隨工件6105上的待加工部分的位置變化而不同。為此，計算與工件6105的位置相對應的載荷值，并且控制加壓位置移動機構6102以便提供載荷的計算值。
可以通過下面的方法進行載荷值的計算，應用存在于工件6105的支承方式中的解析解，或者通過根據(jù)有限元方法或類似方法將近似方程應用于數(shù)值的計算結果。而且，為了允許更精確的加工，事先實際測量載荷值并且使用該測量的載荷值的方法也是有效的。
接著，通過加熱器6202的發(fā)熱經由模子加壓部件6107被加熱的模子6108壓靠在工件6105上，以軟化工件6105上的熱塑性樹脂。隨后，從工件6105上移走模子6108。
順便提及，通過在加壓位置從載荷值中減去一個值，也可以通過載荷檢測機構6201檢測擠壓力。
另外，類似于實施例1，以這樣一種方式適當?shù)匦Ｕ訅何恢玫姆椒ㄒ彩怯行У模摲绞郊纯紤]到在加壓期間由于相關元件的彎曲造成的加壓位置的變化，通過從工件6105和模子6108彼此平行的位置減去一個變化量來確定加壓位置。而且，在工件6105的自重變形對于擠壓力的影響充分小的情況下，不發(fā)生工件6105的自重變形的位置被當作加壓位置。另外，用于檢測加壓位置的機構并不限制于該實施例所使用的機構。例如，也可應用另一種通過三維力測量儀(例如應用應變儀或者光干涉)檢測力矩的檢測方法來代替載荷檢測機構6201。
根據(jù)該實施例，載荷檢測機構6201被設置在加壓軸線上，從而允許緊湊安裝并且也可以在載荷檢測的同時檢測擠壓力。結果，該實施例的構造在減小構成的設備的尺寸以及成本方面是有效的。
(實施例3)在實施例3中，制備根據(jù)本發(fā)明的壓印設備，該設備具有不同于將省略對與實施例1和2相同的元件和機構的描述，僅僅解釋實施例2和3之間構造方面的不同。
圖10示出了該實施例的壓力壓印設備的構造。
參照圖10，壓力壓印設備包括加壓位置計算(估算)電路6301。
該實施例與實施例2的主要不同在于加壓位置通過加壓位置計算電路6301而不是使用載荷檢測機構6201來確定。
下面，將描述在該實施例中的壓力加工方法。
在該實施例中，計算或估算與工件6105的位置相對應的加壓位置，并且控制加壓位置移動機構6102以便將加壓位置移至該位置。
當在工件6105的支承方式下具有解析解時，可以利用解析解來進行載荷值的計算，或者可以對根據(jù)有限元方法等的數(shù)值計算結果應用近似等式來進行載荷值的計算。另外，為了有更精確的加工，預先實際測量載荷值并利用該測量的載荷值的方法也是有效的。
另外，和實施例1和實施例2類似，以如下方式合適地校正加壓位置的方法也是有效的，即考慮到在加壓過程中由于相應部件的彎曲而導致的加壓位置的變化，從工件6105和模子6108相互平行的位置中減去變化量來確定該加壓位置。另外，在工件6105的自重變形對加壓力的影響充分小的情況下，采用不引起工件6105的自重變形發(fā)生的位置來作為加壓位置。
根據(jù)本實施例，在工件6105的加工過程中不對工件進行測量，從而和實施例1和2相比，在一些情況下精度降低。但是簡化了結構，從而本實施例的構造特別適用于不昂貴的壓印設備。另外，省略了加壓位置的檢測過程，從而提高了控制速度并由此本實施例的構造也適用于提供高生產量的壓印設備。
接著，將描述在上述壓力加工過程中能夠避免擠壓力的集中或類似問題的優(yōu)選實施例。
圖12到14表示模子6108和工件6105之間的接觸狀態(tài)。
圖12所示的實施例中，將模子6108構造成其尺寸小于模子保持部分6107、工件6105和工件支承部分6103的尺寸。
圖12所示的構造適用于加工部分的尺寸頻繁變化的情況，因為即使當加工部分的尺寸改變時該構造也只要求模子尺寸的適當變化。
但是，在模子和工件非常脆的情況下，或者在模子和晶片非常薄且加工力很大的情況下，會產生下列問題。
更具體地說，模子6108的尺寸小于模子保持部分6107、工件6105和工件支承部分6103的尺寸，從而在一些情況下加工力集中在模子6108的周邊部分而引起應力的集中。在該狀態(tài)下，在模子和工件較脆的情況下，會引起模子和工件的破損。或者，會損壞模子保持部分6107的表面。
特別地，例如在模子和晶片較薄(即厚度不大于1mm)以及加工力較大的情況下，由于上述加工力集中導致的非一致性基本按照原樣反應在模子和工件的接觸表面中。結果在一些情況下引起了加工深度的非一致性。
在引起上述問題發(fā)生的情況下，例如如圖13所示，通過采用在一表面處和模子6108接觸的模子保持部分6107，該表面的面積小于模子6108的表面面積，可以減少加工力集中的部分以補救上述問題。通過采用較小的工件支承部分6103也得到類似的效果。而且，理想的是兩個加壓部件(即模子保持部分6107和工件支承部分6103)的平面是對稱的。例如，在如圖14所示的構造中，兩個加壓部件是具有垂直于加工軸線1406的確定截面形狀的柱形部件6103和6107。柱形部件6103接觸工件6105的表面和柱形部件6107接觸模子6108的表面是對稱的。
在沿加壓軸線方向擠壓柱形部件的過程中，在本實施例的構造中加壓力的分布基本接近沿加壓軸線方向的、垂直于加壓軸線方向的橫截面的應力分布，從而可以在加壓部件(模子保持部分6107和工件支承部分6103)的內部加工表面處得到均勻分布的加工力。
因此，特別地，在模子和工件的厚度較小且加工力相對較大的條件下實施圖形轉移的情況下，圖14所示的構造是有效的。
例如，當采用1mm厚的Si晶片來構造模子和工件，且在圓柱形鐵制加壓部件(各加壓部件具有25mm的直徑)之間在100Mpa的壓力下加壓這些模子和工件時，加工力可以被抑制到約5％。該構造也適用于上述各實施例。
另外，通過采用光透射加壓部件，也可以實施類似于實施例1中的光照射。
盡管參考在此公開的結構描述了本發(fā)明，本發(fā)明不限于前述細節(jié)，且本申請包括在改進的目的或下列權利要求的范圍內的修改或改變。
權利要求
1.一種壓印設備，該壓印設備用于通過采用具有圖形的模子在待加工部件上形成壓印的圖形，該壓印設備包括用于保持模子的第一保持部分；用于保持待加工部件的第二保持部分；以及用于在支承位置部分地支承待加工部件的支承部分，該支承位置與由所述第一保持部分保持的模子相對；其中，所述第二保持部分可以沿第一方向移動，以便改變用于部分地支承待加工部件的所述支承部分相對于所述第二保持部分的支承位置，以及其中，所述支承部分和所述第二保持部分可以獨立于所述第一保持部分沿著垂直于第一方向的第二方向彼此相對移動，以便使所述支承部分被移動而離開所述待加工部件。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述壓印設備執(zhí)行一操作，以使得在所述待加工部件被所述支承部分部分保持的狀態(tài)下，減小所述待加工部件和所述模子的圖形之間的距離；或者所述壓印設備執(zhí)行一操作，以使得在所述待加工部件和所述模子的圖形形成相互接觸的狀態(tài)下，減小所述所述待加工部件和所述支承部分之間的距離。
3.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述支承部分可以沿著所述第二方向移動，所述第二保持部分不能沿著所述第二方向移動。
4.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述支承部分可以沿著地心引力方向或與地心引力方向相反的方向移動。
5.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述支承部分通過樞軸機構支承所述待加工部件。
6.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述第二保持部分保持所述待加工部件，以便所述待加工部件沿著平行于所述第二方向的方向彎曲。
7.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述待加工部件具有板形形狀，所述第二保持部分保持所述待加工部件的周邊區(qū)域以便不與所述待加工部件的平面內中心區(qū)域接觸。
8.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述第二方向是地心引力方向。
9.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述支承部分和所述第二保持部分彼此相對移動，以便調節(jié)所述待加工部件的彎曲量。
10.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述壓印設備還包括彎曲量調節(jié)部分，該彎曲量調節(jié)部分用于沿與地心引力方向相反的方向向上推壓所述待加工部件，以便減少所述待加工部件沿地心引力方向的彎曲量。
11.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述壓印設備還包括角度檢測部分，所述角度檢測部分用于檢測所述待加工部件的、要將圖形轉移到上面的表面的傾斜角度；或者所述壓印設備還包括載荷檢測部分，所述載荷檢測部分用于檢測作為載荷的由所述支承部分接收的力，或者所述壓印設備還包括距離測量部分，所述距離測量部分用于測量從所述模子到所述待加工部件的距離。
12.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述第一保持部分的、接觸所述模子的表面的面積以及所述支承部分的、接觸所述待加工部件的表面的面積中的至少一個小于所述模子的加工表面的面積和所述待加工部件的圖形形成表面的面積。
13.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述第一保持部分的接觸所述模子的表面和所述支承部分的、接觸所述待加工部件的表面具有平面對稱的關系。
14.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，使所述支承部分和所述第二保持部分與所述第一保持部分無關地、沿一平行于所述第二方向的方向彼此相對操作一操作距離，以便所述支承部分和所述待加工部件彼此接觸。
15.根據(jù)權利要求14所述的設備，其中，所述操作距離是可根據(jù)所述支承部分的支承位置而變化的。
16.根據(jù)權利要求14所述的設備，其中，所述操作距離是可根據(jù)關于所述待加工部件沿第二方向的位置信息而變化的。
17.一種壓印設備，該壓印設備用于通過采用模子在待加工部件上形成壓印的圖形，該模子在其加工表面處具有圖形，該壓印設備包括用于保持模子的第一保持部分；用于保持待加工部件的第二保持部分；以及用于在一支承位置部分地支承待加工部件的支承部分，該支承位置與由所述第一保持部分保持的模子相對；其中，所述第二保持部分可以沿平行于所述加工表面的方向移動，以便改變用于部分地支承待加工部件的所述支承部分相對于所述第二保持部分的支承位置，以及其中，所述支承部分和所述第二保持部分可以與所述第一保持部分無關地、沿著垂直于加工表面的第二方向彼此相對移動，以便所述支承部分被移動而離開所述待加工部件。
18.根據(jù)權利要求17所述的設備，其中，使所述支承部分和所述第二保持部分與所述第一保持部分無關地、沿一垂直于所述加工表面的方向彼此相對操作一操作距離，以便所述支承部分和所述待加工部件彼此接觸。
19.根據(jù)權利要求18所述的設備，其中，所述操作距離是可根據(jù)所述支承部分的支承位置而變化的。
20.根據(jù)權利要求18所述的設備，其中，所述操作距離是可根據(jù)關于所述待加工部件沿所述第二方向的位置信息而變化的。
21.一種壓印設備，該壓印設備用于通過采用具有圖形的模子在待加工部件上形成壓印的圖形，該壓印設備包括用于保持模子的第一保持部分；用于保持待加工部件的第二保持部分；以及用于在一位置部分地支承待加工部件的支承部分，該位置與由所述第一保持部分保持的模子相對；其中，所述模子和所述支承部分確定了用于給待加工部件加壓的加壓軸線，以及其中，所述支承部分和所述第二保持部分可以與所述第一保持部分無關地、沿著一平行于加壓軸線的方向彼此相對移動，以便所述支承部分被移動而離開所述待加工部件。
22.根據(jù)權利要求21所述的設備，其中，使所述支承部分和所述第二保持部分與所述第一保持部分無關地、沿一平行于所述加壓軸線的方向彼此相對操作一操作距離，以便所述支承部分和所述待加工部件彼此接觸。
23.根據(jù)權利要求22所述的設備，其中，所述操作距離是可根據(jù)所述支承部分的支承位置而變化的。
24.根據(jù)權利要求22所述的設備，其中，所述操作距離是可根據(jù)關于所述待加工部件沿所述平行于所述加壓軸線的方向的位置信息而變化的。
25.一種壓印方法，用于通過采用具有圖形的模子在待加工部件上形成壓印的圖形，該方法包括通過可以沿與地心引力方向相反的方向移動的支承部分、向上推壓被保持以致能夠由于自身重量而彎曲的待加工部件，以便減小沿著地心引力方向的彎曲量，從而在待加工部件上形成壓印的圖形。
26.根據(jù)權利要求25所述的設備，其中，通過所述支承部分向上推壓所述待加工部件，以便所述待加工部件的、在平面內區(qū)域的、接觸模子的部分平行于所述具有圖形的模子的加工表面。
27.根據(jù)權利要求25所述的設備，其中，由所述支承部分向上推壓的距離根據(jù)所述支承部分的支承位置而變化。
28.根據(jù)權利要求25所述的設備，其中，由所述支承部分向上推壓的距離是可根據(jù)關于所述待加工部件沿地心引力方向的位置信息而變化的。
29.一種壓印方法，用于通過采用模子在待加工部件上形成壓印的圖形，該模子的加工表面上具有圖形，包括將待加工部件布置在用于保持模子的第一保持部分和支承部分之間，該支承部分布置在與模子的加工表面相對的位置處；在支承部分被移動而離開待加工部件從而不與待加工部件接觸的狀態(tài)下，通過使要由第二保持部分保持的待加工部件沿平行于加工表面的方向移動，來確定圖形轉移區(qū)域；根據(jù)關于圖形轉移區(qū)域沿垂直于加工表面的方向的位置信息，使支承部分和待加工部件沿垂直于加工表面的方向彼此相對移動，從而使它們彼此接觸；使模子的加工表面和待加工部件相互接觸；以及通過利用模子的圖形在待加工部件上形成壓印的圖形。
30.根據(jù)權利要求29所述的方法，其中，通過使支承部分和待加工部件彼此接觸來調節(jié)加壓位置之后，使所述模子的加工表面和待加工部件在加壓位置相互接觸。
31.根據(jù)權利要求29所述的方法，其中，在使所述模子的加工表面和待加工部件彼此接觸之后，使支承部分和待加工部件相互接觸。
32.一種用于制造晶片的工藝，包括制備模子；通過采用根據(jù)權利要求1所述的壓印設備在待加工部件上制備壓印的圖形。
33.根據(jù)權利要求32所述的工藝，其中，在待加工部件上形成的壓印的圖形被用作掩模。
34.根據(jù)權利要求32所述的工藝，其中，所述待加工部件是包括可光致固化樹脂、熱固性樹脂或熱塑性樹脂的襯底，通過使所述樹脂和所述模子的圖形彼此接觸來形成所述壓印的圖形。
全文摘要
本發(fā)明致力于一種壓印裝置，包括用于保持模子的第一保持部分(100)；用于保持待加工部件的第二保持部分(1040)；以及用于在一位置部分地支承待加工部件的支承部分(1050)，該位置與由所述第一保持部分所保持的模子相對。所述模子和所述支承部分確定了用于給待加工部件加壓的加壓軸線。所述支承部分和所述第二保持部分可以沿一方向彼此相對移動，該移動與所述第一保持部分無關，該方向平行于所述加壓軸線，以便移動所述支承部分離開待加工部件。
文檔編號B41K3/02GK1876393SQ200610091718
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月7日 優(yōu)先權日2005年6月7日
發(fā)明者關淳一, 真島正男, 末平信人 申請人:佳能株式會社